1. 緒論
1.1 緣起
颱風、地震、豪雨、山崩、土石流等為台灣常 見的災害類型。對於人類居住環境帶來巨大的破壞 與災害，這些破壞包含了生命損失、房屋毀壞、農 作物受災等等。由於有些災害受限於通訊中斷及地 形因素，對於災後第一時間的救助，還有後續的重 建及復原的行動中，常常因為無法掌握災害的發源 地、範圍以及受災程度而造成前述各項行動的成效 大打折扣。
使用各種遙測技術勘災，相對於使用傳統的人 力勘災，具備了範圍廣泛、空間解析度高、反應時 間快、不受地形限制、沒有生命安全的威脅。以現 今遙測技術而論，這些系統對地面施行拍攝後儲存
成影像相關的格式，之後再進一步使用和分析。福 衛二號自 2004 年升空以來，以累積了無數的巨量 衛星影像資料，所累積的影像磁帶資料數量與像及 營運系統平台上，提供給研究單位及使用者進行資 料申請及購買。
1.2 福衛二號影像介紹
由國家太空中心規劃之我國自主擁有的第一 枚遙測衛星「福爾摩沙衛星二號」於 2004 年 5 月 21 日成功發射，進入距地球表面 891 公里的太陽 同步軌道飛行，福衛二號之任務係對台灣及全球陸 地及海域進行近實時之遙測作業，它在白晝地區拍 攝的影像資料可應用於國土規劃、資源探勘、環境 保護、防災救災 …等。
福 衛 二 號 影 像 處 理 系 統 (Image Processing System, IPS)是由國家太空中心自行發展成功，計
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畫性之拍照需求排定衛星取像時程，取像後之影像 資料經 X 頻天線下傳，接著進行前處理，包括輻 射及幾何系統處理後歸檔，並依客戶之訂單製作產 品遞交，此處理架構如圖 1 所示。影像處理系統為 國家太空中心所主導的重要研發計畫之一，自 2000 年起在本中心同仁及合作廠商的共同努力下，
於 2003 年 11 月順利完成福衛二號影像處理系統發 展作業，並於 2004 年 06 月 04 日由福衛二號傳回 第一張影像資料處，影像處理系統即於當晚處理成 清晰高解析影像，證明研發過程嚴謹完善。
福爾摩沙衛星二號之地表遙測任務是拍攝衛 星影像資料，以滿足台灣民生之需求，其影像資料 可用來監控台灣本島、離島、台灣海峽及附近海域 之環境及資源。此外，在國際合作的協議下，福爾 摩沙衛星二號也在其它區域拍攝地表影像。福爾摩 沙衛星二號的遙測任務以滿足臺灣地區之需求為 主，衛星再訪頻率與適時性的獨特設計、全島大面 積拍攝以及低價位影像的提供，是福爾摩沙衛星二 號優於其他國際商業遙測衛星的地方，其遙測應用 實例包括：土地利用、農林規劃、環境監控、災害
評估及科學研究與教育。
1.3 巨量資料介紹
巨量資料（Big Data）顧明思義即是有很多大 量的資料，其規模已達到無法用傳統一般資料庫管 理工具所能分析使用，亦即無法在合理的時間內完 成資料存取、應用等。隨著網路技術的成熟，如何 把雜散的資料透過系統性分析，整理成有用的資訊，
運用在行銷、分析、保全等各方面，成為熱門顯學。
在這個從「分散式管理」重新回到「集中式管理」
的運算革命過程中，許多資料運算、儲存等工作都 從個人電腦搬回雲端，也使伺服器（Server）、儲存 設備（Storage）、交換器（Switch ）等「3S」設備 的需求大增。
福衛二號自 2004 年發射至今已累積 635TB 巨 量影像資料，隨著未來福衛五號的發射，影像資料 只會越來越多，如何將這些巨量影像資料做有效儲 存、管理、運用與分析將會是重要課題。圖 2 為福 衛二號所拍得得的台灣地區地面影像。
圖 1 福衛二號資料通訊處理架構 (圖 1 英文縮寫註記: XAS(X-Band Antenna System)、RTS(Receiving &
Transmission Station)、TT&C Stations(Telemetry ,Tracking and Command Stations)、MMC(Mission Control Center))
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圖 2 福衛二號台灣地區衛星影像
2. 福衛二號影像巨量資料 儲存架構圖
2.1 系統簡介
福衛二號依其涵蓋範圍將全球分為 14 軌，自 台灣起始為第 1 軌向左依序遞增軌道數，可大致分 為第 2、3、4 軌涵蓋亞洲區域；第 5、6 軌涵蓋歐 洲區域；第 7、8、9、10 軌涵蓋美洲區域；第 11、
12、13、14 軌涵蓋太平洋區域等。(如圖 3 所 示,Latitude 為緯度,Longitude 為經度)。
由於福衛二號衛星範圍可涵蓋全球，礙於衛星 上內存記憶體有限，無法於繞行全球一週後才將拍 照資料下載並回傳於台灣，為提高衛星拍攝之利用 度，故將衛星接收站除了台灣外，另外亦設置了挪 威與瑞典兩個海外接收站，如此一來，衛星即可達 到隨拍隨下載或於當軌拍攝次軌下載的高效率。一 旦發生緊急災難需求，即可馬上拍攝並安排接收，
透過系統快速影像處理，緊急提供給相關災防單位 做為救災及災後重建輔助資料使用。為了達到衛星 資料的完整與可靠性，台灣除了新竹太空中心設置 X 頻段天線接收站外，同時於中壢中央大學太遙中 心亦有接收站設備，做為太空中心之接收備援使 用。
2.2 處理流程
當每日衛星資料自兩個海外站(瑞典 Kiruna 及 挪威 Svalbard)接收後，海外影像處理系統會先產 生影像快覽圖資料(Catalog Update Files,CUF)，這 些檔案因為已經過壓縮處理，資料量極小，藉由 FTP 方式可快速回傳至太空中心。CUF 檔案可於 第一時間提供線上人員進行影像接收品質研判、雲 覆率狀況瞭解及後續拍攝的參考依據。接著，海外 站影像處理系統將接收後的原始影像資料儲存於 磁帶中，累積到依約定的數量後再寄送回台灣，由 太空中心進行集中式資料管理和保存，以利資料可 集中調度和重複性使用。圖 4 為福衛二號海內外接 收站及備援站示意圖。
太空中心針對台灣下載的福衛二號影像資料 有完善的儲存機制，將儲存架構分為 on-line 端、
near-line 端與 off-line 端等三層式架構；影像資料 最終存於 AIT-3 磁帶中保存；當影像資料儲存時首 先會存放於 on-line 端的磁碟陣列機(diskarray)中，
待到達一定數量與大小後，會將磁碟陣列機中的資 料搬移至 near-line 端的磁帶櫃(tape library)中儲存，
每一磁帶可儲存 100GB 容量的未壓縮影像，太空 中心之磁帶櫃最多可儲存 250 卷線上磁帶可供使 用者存取使用；待當影像資料儲存超過 250 卷磁帶
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容量後，才會手動將較舊日期且已裝滿的磁帶 off-line 卸載存放，以備當有 archive 產品訂單需求 時可再次掛載於磁帶櫃中使用；太空中心自 2005 年發射至今已儲存上千捲磁帶等巨量資料，幸虧有 完善的儲存架購才能於緊急救災時可快速製作並 遞交影像產品。
福衛二號衛星影像資料於台灣接收後，除了於 太空中心內存放外，中心為免重要影像資料發生不 可抗拒之因素或人為疏失造成資料遺失，同時建置 了異地備援機制，每日將接收後的影像資料自動儲 存於新竹國網中心，待儲存一定數量後，新竹國網 中心亦會自動將資料備份至台南國網中心存放。
圖 3 福衛二號全球取像範圍
圖 4 福衛二號海內外接收站及備援站示意圖
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3. 儲存媒體轉換
3.1 磁帶資料轉換需求與潛在 問題
福衛二號每日運行地球 14 個整數圈，通過三 個地面站(挪威接收站、瑞典接收站及國內接收站) 將資料進行下載。國內地面站於國家太空中心接收 站(NSPO)、中央大學太空及遙測中心備援接收站 (NCU)皆設有 X 頻段天線站可用來接收福衛二號 影像資料。福衛二號選取高度為 891 公里之太陽同 步軌道，為當今唯一對同一地區能夠每日拍攝之遙 測衛星，且軌道夠高，亦可拍到南緯 90 度地區。
因此，海外站則於瑞典基努那(Kiruna)接收站與挪
威思瓦爾巴(Svalbard)接收站兩地面站進行資料下 載。圖 5 為挪威及瑞典接收站的地理位置示意圖。
首先國內地面站影像資料下載後，經由地面站 影像處理系統進行資料擷取、影像處理及影像儲存 後，使用 AIT-3 (Advanced Intelligent Tape)磁帶將 資料進行永久性保存。影像處理系統在 2001 開始 建置時，即規劃採用 AIT-3 磁帶，該磁帶在當時為 日本索尼(Sony)所研發與製造生產，儲存容量為 100GB，相較於同期磁帶 DDS 及 DAT 等，容量實 為大的許多，因此當時選擇採用大廠牌及高容量等 需求的磁帶進行資料儲存。圖 6 為 AIT-3 磁帶及外 接式磁帶機外觀。
圖 5 挪威及瑞典接收站的地理位置示意圖
圖 6 AIT-3 外接式磁帶機及儲存磁帶
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福衛二號於海外站接收下載後，經兩站地面站 影像處理系統處理後，採用 AIT-3 磁帶機將資料進 行儲存，並定期將磁帶經國際快遞運送回太空中心 進行統一保存及管理，以達到資料集中化管理的目 的。兩個海外站所回傳的磁帶初步皆會進行數量點 收、收納管理及門禁限制，以確保磁帶完整，可用 及安全性。
福衛二號衛星影像 AIT-3 磁帶資料數量與資 料量目前具一定的規模，統計至 2013 年 5 月 31 日為止，國內站 AIT-3 磁帶有 958 捲，資料量約 42.29TB。國外站 AIT-3 磁帶有 8604 捲，資料量約 593TB。如此龐大的資料量因面臨了一些潛在問題，
因此需要進行媒體轉換，使得資料得以符合潮流媒 體繼續保存及被使用。
潛在的問題包含了有: (1)AIT-3 磁帶機已停產，
需於有限的時間及設備下，儘速完成媒體轉換處 理;(2)磁帶數量日益增加，保存空間的需求將持續 增加; (3)AIT-3 磁帶機讀寫速率每秒最大 12MB，
將磁帶讀入所需耗費的時間可想而知，僅能依賴用 較多的磁帶機能提昇轉換效率，但同時仍面臨磁帶 機現貨日益減少的問題。(4)國內站磁帶由封閉式 Amass 系統備份程式搭配 ADIC Scalar 1000 大型磁 帶櫃機制進行儲存，影像資料難以使用現存市面任
將磁帶讀入所需耗費的時間可想而知，僅能依賴用 較多的磁帶機能提昇轉換效率，但同時仍面臨磁帶 機現貨日益減少的問題。(4)國內站磁帶由封閉式 Amass 系統備份程式搭配 ADIC Scalar 1000 大型磁 帶櫃機制進行儲存，影像資料難以使用現存市面任